【文章內(nèi)容簡介】 學(xué)， 2020， 23（ 1）： 5965 12 大豆孢囊線蟲 (soybean cyst nematode, SCN )是大豆主要的流行性、毀滅性病害之一 . 該病最早發(fā)現(xiàn)于中國 (1899 年 ), 隨后 , 日本 (1915 年 )、朝鮮 (1936 年 )、美國 (1954 年 )、埃及 (1968 年 )、原蘇聯(lián) (1978 年 )、哥倫比亞 (1983 年 )、印度尼西亞 (1984 年 )、加拿大、巴西、阿根廷等大豆生產(chǎn)國相繼報道了該病的發(fā)生和危害 [1. 大豆感病后 , 一般減產(chǎn) 20% 30% , 嚴重的達 90% , 甚至絕收 [1 . Kim et al 報道 , 美國已發(fā)現(xiàn) 13 個 (1 1 1 15) 大豆孢囊線蟲的生理小種 [2 . 近十幾年來 , 我國先后發(fā)現(xiàn)大豆孢囊線蟲 1 7 和 14 號生理小種 , 主要分布在東北和黃淮海大豆產(chǎn)區(qū) [1, 6 ]本文對大豆抗孢囊線蟲的遺傳機制、抗病育種等方面的研究進展作一綜述 . 3 大豆抗孢囊線蟲育種概況 培育抗孢囊線蟲的大豆品種是進行防治的經(jīng)濟、有效的方法 . 目前培育抗病品種的途徑主要有系統(tǒng)育種、輻射育種、雜交育種、回交育種等 [41. 美國、日本等國積 極推廣抗病品種 , 在防治 SCN 上發(fā)揮了很大的作用 , 應(yīng)用回交轉(zhuǎn)育育成適合美國 V、 成熟期大豆產(chǎn)區(qū)種植的抗病品種 Forrest 和 Centennia, 適合 IV熟期大豆產(chǎn)區(qū)的抗病品種 Fayette 美國在推廣抗病品種的同時 , 又積極推廣感 抗或感 非寄主作物 高產(chǎn)品種雜交育成并推廣了一批抗病品種 : 雷電、雷火、奧白目、輕米、出羽娘、豐鈴、東山 9鈴姬等 , 其中東山 93 抗 3 號小種 , 鈴姬抗 5 號小種 , 豐鈴既抗病又高產(chǎn)。 我國抗 SCN 育種起步較晚 . 20 世紀 80 年代以來 , 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆所首先開展了抗大豆孢囊線蟲 3 號小種的抗源篩選 , 并篩選出抗源哈爾濱小黑豆 [43. 近十幾年來 , 也育成推廣了一批抗或耐病的品種 , 如黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院的“墾豐 1 號”、吉林白城地區(qū)農(nóng)科所的“白城 2 號”、山西的“晉豆 11 號”、河南的“商丘 7608”、山東的“躍進 5 號” [43. 此外黑龍江省大慶市農(nóng)科所以哈爾濱小黑豆為親本 , 選育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性廣的抗線蟲大豆新品種 —— 慶豐 1 號 [29. 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物所以北京小黑豆、哈爾濱小黑豆為 抗源 , 選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗線蟲品種 —— 齊黃 25 號和早熟、高產(chǎn)抗線蟲品種黑豆 2 號、黃種皮新抗源 40A、 42A 系列品系 , 還選育出農(nóng)藝性狀優(yōu)良、高抗 SCN 褐色種皮的齊茶豆 1 號 (濟 3045)等茶豆系列品系 [42, . 遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所以遼豆 10(感病 )為母本 , Frankling(抗病 )為父本進行有性 43 ]雜交 , 選育出在疫區(qū)比對照品種增產(chǎn) 25% 以上 , 高抗 1 號、 3 號生理小種的品系各 5 個 [3. 王連錚等 [44 進行了大豆抗孢囊線蟲 4 號生理小種 的品種選育 , 初步育成了 RN 01 和中作 RN 05 等農(nóng)藝性狀表現(xiàn)良好的抗病品種 . 這些抗病或耐病品種在發(fā)病條件下比生產(chǎn)上的常規(guī)品種一般增產(chǎn) 10% 30%。據(jù)報道 , 抗病品種在病區(qū)連續(xù)種植幾年后 , 抗性逐漸消失 , 這可能是產(chǎn)生了新的小種所致 . 因此 , 種植抗病品種必須交替使用不同品種 , 以防止新小種的產(chǎn)生 , 延長抗病品種的使用年限。 4 大豆抗孢囊線蟲品種的鑒定 培育抗病品種離不開抗源篩選和雜交后代的抗病性鑒定 . 為了能客觀反映測試材料的抗病性 , 過去主要利用常規(guī)方法鑒定大豆對孢囊線蟲的抗性 , 如田 間種植鑒定、可控制光溫的溫 13 室鑒定和實驗室鑒定抗病性的鑒定標準主要根據(jù)大豆植株根部著生的孢囊數(shù)決定 , 但由于大豆抗病性劃分標準的人為性 , 不同時期、不同作者對抗病性的判定標準差異很大。把每個根系上少于 10 個孢囊 , 并且低于鄰近對照行根上孢囊數(shù)的材料定為抗病材料 . Caldwell et al [47 ]則把僅著生 0 或 1 個孢囊的材料定為抗病 , 多于 1 個孢囊則感病 . Thomas et al 的劃分標 準為 : 高抗 , 0 7 個 。 抗 , 8 23 個 。 中抗 , 24 39 個 。 中感 , 40 55。 高感 , 55 個以上 . 目前 , 在美國采用孢囊數(shù)判定抗病性的劃分指標多為 : 高抗 , 0 5 個 。 中抗 , 6 10 個 。 高感 , 30 個以上 [46. 我國的鑒定標準基本與美國一致 , 按根上孢囊數(shù)分為 5 級 : 免疫 , 0。 高抗 , 0. 1 3. 0。中抗 , 3. 1 10。 中感 , 10. 1 30。 高感 , 30 以上 [46. 直接以孢囊的絕對數(shù)判定抗病性 , 常常因土壤質(zhì)地及土壤中線蟲密 度的不同或其它條件的不一致 , 造成鑒定結(jié)果的差異 [41. 鑒于此 , T riantphyllou［ 提出以寄生指數(shù) (index of parasitisim, IP)作為抗病性的標準 . 寄生指數(shù)指測試植株根上著生的孢囊數(shù)占感病對照的百分比 , 有時也稱雌成蟲指數(shù) . Schm itt et al [50 ]總結(jié)了多數(shù)育種家意見后 , 提出鑒定大豆抗病性的 IP 標準為 : 高抗 , 0 9%。 中抗 , 10% 30%。 中感 , 31% 60%。 感病 , 大于 60%. 中國最龐大的資料庫下載 常規(guī)的鑒定方法依賴于根上的孢囊數(shù) , 其鑒定的原則是準確、快速 , 但鑒定環(huán)節(jié)最佳化 , 包括鑒定期間寄主和寄生物生長環(huán)境最適化 , 均勻一致有強感染力的同質(zhì)接種物的制備方法和簡便、快速、定量的接種技術(shù)是當前常規(guī)鑒定方法的技術(shù)關(guān)鍵 [47. 如果在常規(guī)鑒定的同時能結(jié)合生化和分子生物學(xué)的方法進行 ,對于獲得準確的鑒定結(jié)果將有極大的幫助 . Pavlova [51 ]根據(jù)抗感品種根部 POD 和 SOD 活性研究認為 , 呼吸酶的差異可作為抗線蟲品種選擇的一個因子 . Kim et al [52 ]報道了過氧化物同工酶酶譜與抗孢囊線蟲的關(guān)系 , 抗病品種的第 5 條譜帶較厚而感病品種則較薄 . 這表明與抗性相關(guān)的酶活性及同工酶譜的變化 , 可作為抗性篩選的生化標記 . 分子生物學(xué)的發(fā)展 , 尤其是 DNA 分子標記的出現(xiàn) , 為分子標記輔助育種的抗性鑒定方法提供了更廣闊的前 景 . 這一部分已在“ 1. 2”中詳細論述 . 此外 , 郭金平 [53 利用 PCR 技術(shù)對甘薯的抗感線蟲病基因進行了分子檢測 , 發(fā)現(xiàn)經(jīng)線蟲病常規(guī)鑒定的甘薯品種出現(xiàn)特異條帶 , 而經(jīng)常規(guī)鑒定為感病的甘薯品種不出現(xiàn)特異條帶 , PCR 檢測結(jié)果與線蟲病常規(guī)鑒定基本一致 , 吻合度達 90. 91%. 目前利用抗線蟲病基因同源特異序列的 PCR 技術(shù)進行大豆抗孢囊線蟲的分子鑒定在國內(nèi)外尚未見報道 . —— 陳觀水，陸熙園，吳揚等，大豆抗孢囊線蟲病育種研究進展，福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報， 2020，32（ 2）： 156161 14 此資料來自企業(yè) —— 宛煜嵩，王珍，中國大豆孢囊線蟲抗性研究進展，分子植物育種，2020， 2（ 5）： 609619 摘 要 :以科豐 1 號南農(nóng) 1138 2 為親本構(gòu)建的ＲＩＬ群體ＮＪＲＩＫＹ為材料 ,對群體進行了 5 個ＳＭＶ株系 (Ｓａ、Ｓｃ Ｓｃ Ｎ Ｎ 3)的抗病性鑒定。結(jié)果表明 :大豆對 5 個ＳＭＶ株系的抗性均受一對顯性基因控制。用Ｍａｐｍａｋｅｒ 3 0 進行連鎖分析 ,發(fā)現(xiàn)Ｒｓａ與Ｒｎ Ｒｎ 3 和Ｒｓｃ 9 均連鎖 ,距離分別為 21 4ｃＭ、 23 5ｃＭ和 35 3ｃＭ 。Ｒｓｃ 8只和Ｒｎ 1連鎖 ,距離為 35 8ｃＭ 。Ｒｎ 1和Ｒｎ 3 之間的遺傳距離最近 ,為 10 2ｃＭ。多點分析結(jié)果表明 :5 個抗病基因的排列順序和遺傳距離為Ｒｓｃ 8 35 8ｃＭ Ｒｎ 1 10 3ｃＭ Ｒｎ 3 21 5ｃＭ Ｒｓａ 35 8ｃＭ Ｒｓｃ 9。根據(jù)ＲＦＬＰ、ＳＳＲ標記分析結(jié)果構(gòu)建了一套大豆遺傳圖譜 ,該圖譜包含 22 個連鎖群、 256 個標記 ,總遺傳距離為 3050 9ｃＭ。將 5 個抗病基因定位于Ｎ 8 Ｄ 1ｂ +Ｗ連鎖群 ,有 3 個ＲＦＬＰ標記和Ｒｎ Ｒｎ 3 都連鎖 ,分別為Ａ 691Ｔ、 此資料來自企業(yè) Ｋ 477Ｉ、ＬＣ 5Ｔ。它們與Ｒｎ Ｒｎ 3 的距離分別為 15 04ｃＭ、17 82ｃＭ、 15 37ｃＭ和 16 14ｃＭ、 17 82ｃＭ、 16 58ｃＭ。 大豆花葉病毒病 (ＳｏｙｂｅａｎＭｏｓａｉｃＶｉｒｕｓ ,簡稱ＳＭＶ )是危害大豆的世界性病害之一 ,在世界各大豆產(chǎn)區(qū)都有發(fā)生 ,發(fā)病率為 30%～ 60%,嚴重時甚至造成大面積絕產(chǎn) [1]。研究表明 :除影響植株生長外 ,ＳＭＶ還能使種皮產(chǎn)生斑駁 ,降低大豆的外觀品質(zhì)。國際上大豆花葉病毒病的防治主要依賴于品種抗病性的遺傳改良。國內(nèi)也已對ＳＭＶ株系進行了鑒定及抗病性研究 ,其中主要工作是對東北株系Ｎ Ｎ Ｎ 3 的株系群和江淮下游的Ｓａ、Ｓｃ、Ｓｇ、Ｓｈ株系群的抗性 研究 [2]。 抗性鑒定群體和親本的抗性鑒定在防蚜蟲網(wǎng)室進行 ,鑒定方法和抗感標準參照向遠道等 [4]方法。凡先后兩次汁液摩擦接種后一個月內(nèi)不發(fā)病或只在接種葉上出現(xiàn)局部枯斑而上位葉無癥狀者為抗病 ,凡出現(xiàn)系統(tǒng)花葉癥狀或枯病癥狀者均為感病。用矯正后的卡平方χｃ2 檢驗重組自交系對ＳＭＶ株系的抗性是否符合 1∶ 1 的比例。 χ ｃ 2=Σ (｜Ｏ Ｅ｜ 0 5)2 /Ｅ )Ｏ為觀察值 ,Ｅ為理論值。 國內(nèi)外大多數(shù)研究表明 :大豆抗花葉病毒的遺傳是由單顯性基因控制的。本研究 5 個ＳＭＶ株系中 ,大豆對Ｓａ、Ｓｃ 8 和Ｓｃ 9 的抗性是由 單顯性基因控制的 [2,7,8]。陳怡等 [13]的研究表明 :大豆對于Ｎ 3 株系的抗性也是由單顯性基因控制的。 連鎖分析表明 :抗南方株系Ｓａ、Ｓｃ Ｓｃ 9 的基因Ｒｓａ、Ｒｓｃ Ｒｓｃ 9 和抗東北株系Ｎ Ｎ 3 的基因Ｒｎ Ｒｎ 3 是 此資料來自企業(yè) 連鎖的 ,且都位于Ｎ 8 Ｄ 1ｂ +Ｗ連鎖群。這一發(fā)現(xiàn)對今后研究抗性基因的功能和關(guān)系是十分有價值的。張志永等 [14]報道ＲＦＬＰ標記ＷＯ 5 和ＳＣＡＲ標記ＳＣＷ 05 和抗花葉病毒基因Ｒｓａ連鎖 ,遺傳距離分別是 10 1ｃＭ和 7 7ｃＭ。在本研究中 ,ＲＦＬＰ標記ＷＯ 5 有兩個位點 ,Ｗ 051Ｈ 位于Ｎ 17 Ｊ連鎖群上 ,Ｗ 052Ｈ位于Ｎ 9 Ｄ 2ａ連鎖群上 ,而 5 個抗病基因 (Ｒｓａ、Ｒｎ Ｒｎ Ｒｓｃ Ｒｓｃ 9)卻定位在連鎖群Ｎ 8 Ｄ 1ｂ +Ｗ上。特別是Ｒｓａ ,在連鎖分析時 ,它與兩個ＲＦＬＰ標記Ｗ 051Ｈ、Ｗ 052Ｈ都不連鎖。對這一現(xiàn)象的解釋有待進一步研究。 5 個抗花葉病毒基因的連鎖說明大豆對花葉病毒的抗性基因是成簇存在的 ,這與前人的結(jié)果相類似 [4]。除抗花葉病毒基因外 ,有關(guān)大豆其他抗病基因的報